[0002] 本申请根据美国
专利法第119条(e)款要求享有于2017年8月16日提交的、标题为“RFID READER WITH AUTOMATIC TUNING”、序列号为62/546,391的美国临时申请的优先权，并且根据美国专利法第120条要求享有于2018年2月23日提交的、标题为“RFID READER WITH AUTOMATIC TUNING”、序列号为15/903,726的美国非临时申请的优先权，在此通过引用将其中的每个的全部内容合并于此。出于美利坚合众国的目的，本申请将被视为序列号为15/903,726的美国非临时申请的延续。
技术领域
[0003] 概括而言，本文描述的技术涉及RFID读取器，并且具体而言涉及RFID读取器的自动调谐。
背景技术
[0004]
射频识别(RFID)是一种用于识别和/或
跟踪诸如消费产品、识别卡等物品的技术。要跟踪和/或识别的物品被提供有RFID标签。RFID标签包括存储识别信息的
电子产品。RFID读取器可以被配置为以预定
频率发送
无线电波询问
信号。当RFID标签接收到询问信号时，它将其识别信息发送到RFID读取器。RFID读取器读取接收到的识别信息，并且然后可以采取各种动作，例如允许
访问个人、记录用RFID标签标记的物品的存在等等。
发明内容
[0005] 一些
实施例涉及一种用于RFID读取器的调谐方法，所述调谐方法包括：发送载波信号；当用可变匹配网络发送所述载波信号时，测量在所述RFID读取器中产生的多个反馈信号，所述可变匹配网络以彼此不同的多个阻抗值进行设置；确定所述多个阻抗值中的哪个阻抗值产生了具有所述多个反馈信号中的最高电平的反馈信号；以及将所述可变匹配网络设置为所确定的阻抗值。
[0006] 所述多个阻抗值可以是多个电容值。
[0007] 该方法可以进一步包括在发送所述载波信号与测量所述多个反馈信号中的第一反馈信号之间等待以初始化RFID标签。
[0008] 可以在所述RFID读取器的接收
端子处测量所述多个反馈信号。
[0009] 所述反馈信号可以表示所述可变匹配网络的
电压。
[0010] 所述确定可以包括将所述多个反馈信号彼此进行比较，以确定所述多个反馈信号中的哪个反馈信号具有所述多个反馈信号中的最高电平，以及确定产生了所述最高电平的阻抗值。
[0011] 所述确定可以包括比较反馈信号以确定相对于先前测量的反馈信号，反馈信号是否减小；并且如果是，则确定所述先前测量的反馈信号具有所述多个反馈信号中的所述最高电平，并且确定产生了所述最高电平的阻抗值。
[0012] 所述测量可以包括基于用于所述可变匹配网络的最后已知的最佳调谐值来设置所述可变匹配网络的初始阻抗值。
[0013] 所述最后已知的最佳调谐值可以是通过调谐所述可变匹配网络而不等待所述RFID读取器的字段中的RFID标签的初始化来确定的。
[0014] 一些实施例涉及一种RFID读取器，包括：天线；连接到所述天线的可变匹配网络；以及
电路，其配置为：当用所述可变匹配网络发送所述载波信号时，测量在所述RFID读取器中产生的多个反馈信号，所述可变匹配网络以彼此不同的多个阻抗值进行设置；确定所述多个阻抗值中的哪个阻抗值产生了具有所述多个反馈信号中的最高电平的反馈信号；以及将所述可变匹配网络设置为所确定的阻抗值，以读取RFID标签。
[0015] 一些实施例涉及一种用于RFID读取器的控制电路，包括：电路，其被配置为：当用可变匹配网络发送载波信号时，测量在所述RFID读取器中产生的多个反馈信号，所述可变匹配网络以彼此不同的多个阻抗值进行设置；确定所述多个阻抗值中的哪个阻抗值产生了具有所述多个反馈信号中的最高电平的反馈信号；以及将所述可变匹配网络设置为所确定的阻抗值，以读取RFID标签。
[0016] 所述电路可以被配置为通过控制多个
开关来控制所述可变匹配网络的阻抗。
[0017] 所述电路可以被配置为基于用于所述可变匹配网络的最后已知的最佳调谐值来设置所述可变匹配网络的初始阻抗值。
[0018] 所述最后已知的最佳调谐值可以是通过调谐所述可变匹配网络而不等待所述RFID读取器的字段中的RFID标签的初始化来确定的。
[0019] 一些实施例涉及一种RFID读取器，包括：具有发送端子和接收端子的发送器/接收器电路；可变匹配网络，其耦合到所述发送端子；反馈电路，其被配置为将表示由所述发送器/接收器电路发送的信号的电压作为反馈信号提供给所述接收端子；以及
控制器，其被配置为改变所述可变匹配网络的阻抗，其中，所述RFID读取器被配置为确定所述可变匹配网络的在所述发送器/接收器电路的所述接收端子处产生最高反馈信号的阻抗，并且将所述可变网络匹配设置为所确定的阻抗值以读取RFID标签。
[0020] RFID读取器可以进一步包括耦合到所述可变匹配网络的天线。
[0021] 所述可变匹配网络可以包括可变电容器。
[0022] 所述可变电容器可以包括多个电容器和多个开关，所述多个电容器中的每个电容器与所述多个开关中的一个开关
串联连接。
[0023] 所述控制器可以被配置为通过控制所述多个开关来控制所述可变匹配网络的阻抗。
[0024] 所述控制器被配置为基于用于所述可变匹配网络的最后已知的最佳调谐值来设置所述可变匹配网络的初始阻抗值。
[0025] 一些实施例涉及一种非暂时性计算机可读存储介质，其上存储有指令，所述指令在由处理器执行时执行用于RFID读取器的调谐方法，所述调谐方法包括：当用可变匹配网络发送载波信号时，测量在所述RFID读取器中产生的多个反馈信号，所述可变匹配网络以彼此不同的多个阻抗值进行设置；确定所述多个阻抗值中的哪个阻抗值产生了具有所述多个反馈信号中的最高电平的反馈信号；以及将所述可变匹配网络设置为所确定的阻抗值。
[0026] 前述概述是作为说明而提供的，并且不旨在是限制性的。
附图说明
[0027] 在附图中，在各个附图中示出的每个相同或几乎相同的组件由相同的附图标记表示。为了清楚起见，并非每个组件都可能在每个附图中被标记。附图不一定按比例绘制，而是着重于说明本文描述的技术和设备的各个方面。
[0029] 图2示出了RFID读取器的组件。
[0030] 图3示出了示出自动调谐方法的示例的
流程图。
[0031] 图4示出了替代的自动调谐方法，该方法可以减少完成自动调谐所需的时间。
[0032] 图5是可以由RFID读取器用来控制自动调谐过程的说明性计算设备的框图。
具体实施方式
[0033]
发明人已经认识并意识到，由于RFID读取器或标签的制造差异、用于RFID读取器的不同安装表面或操作RFID读取器的环境中的其他差异，具有固定阻抗的RFID读取器天线匹配网络可能未进行最佳调谐，这会降低RFID读取器在读取RFID标签时的效率。为了解决这些差异，RFID读取器可以包括使用合适的调谐过程进行调谐的可变匹配网络。可以使用自动调谐过程来找到最佳匹配网络阻抗。因此，可以使RFID读取器具有灵活性以考虑到过程、设备和/或环境差异。
[0034] 在讨论可调匹配网络和自动调谐过程之前，将描述RFID读取器的框图。图1示出了RFID读取器100的框图。RFID读取器100包括天线2、匹配网络4、发送器/接收器电路6(以下称为“发送器/接收器6”)和外部
接口8。天线2被配置用于向一个或多个RFID标签发送询问信号，并从一个或多个RFID标签接收响应。发送器/接收器6可以包括用于以合适的频率和功率
水平驱动天线2以发送询问信号的发送器电路。发送器/接收器6可以包括用于检测来自一个或多个RFID标签的响应信号并提取其识别信息的接收器电路。合适的发送器电路和接收器电路在本领域中是已知的，并且在此将不进行详细描述。在一些实施例中，发送器/接收器6可以以13MHz的频率发送和/或接收信号。当从接收到的信号中提取识别信息时，其可以经由外部接口8而被提供给外部计算设备。可以使用任何合适的外部接口，包括有线或无线接口。示例包括通用
串行总线(USB)接口、RS232接口、蓝牙接口等。匹配网络4包括一个或多个无源组件，以用于将天线4与发送器/接收器6接合。
[0035] 图2示出了根据一些实施例的RFID读取器200的组件。RFID读取器200包括发送器/接收器6、可变匹配网络14、天线2、
滤波器3(其连接到发送器/接收器6的发送端子TX)以及电压反馈网络5(其连接到发送器/接收器6的接收端子RX)。可变匹配网络14可以包括固定天线匹配网络4和具有可变阻抗的可变无源组件15。可变无源组件15可以是具有可变电容的可变电容器，如图2所示。可变电容器可以包括与相应的开关S1-S4串联的多个电容器C，以允许将电容器C切入或切出电路。闭合开关S1-S4将对应电容器的端子接地。电容器C的另一端子连接到天线2。因此，闭合开关S1-S4在天线和地之间连接对应的电容器。通过设置可变电容器的电容来调谐可变天线匹配网络14，这通过选择被闭合的开关S1-S4来执行。将
控制信号提供给相应开关S1-S4以断开或闭合它们。在一些实施例中，控制信号可以由发送器/接收器6的控制器7或另一控制器提供。
[0036] 可变电容器可以具有任何合适数量的电容器。在图2所示的实施例中，可变电容器具有与四个相应的开关S1-S4串联连接的四个电容器C1-C4。然而，可以使用更少或更多数量的电容器，例如两个、三个、五个、六个或更多，因为本文描述的技术对电容器的数量不做限制。在一些实施例中，电容器C可以具有二进制加权的电容值，这可以增加由给定数量的电容器提供的电容值的范围。例如，如果电容器是二进制加权的，则它们可以分别具有C、2C、4C和8C的电容值，这允许通过连接电容器的不同组合来产生十六个不同的电容值。在一些实施例中，电容值C可以是微微法拉(pF)的数量级，例如1-20pF(例如，10pF)。然而，这仅作为示例，因为本文描述的技术不限于可变电容器的特定类型或配置或其特定电容值。
[0037] 在一些实施例中，可变电容器范围和步长的选择可以通过测量在极端情况下调谐RFID读取器所需的电容值来确定。例如，当将RFID读取器被放置在接地的金属板上或其他物体上，当RFID读取器在没有标签/卡存在的露天环境中和/或当RFID读取器靠近使RFID读取器负载严重的标签/卡时，可以测量调谐所需的电容。根据这样的测量，可以确定最大和最小电容值。
[0038] 已经描述了可变电容器及其电容可以改变的方式，将描述用于RFID读取器200的自动调谐过程的示例。图3示出了根据一些实施例示出自动调谐方法300的示例的流程图。
[0039] 在步骤301中，将可变电容器的电容设置为初始值。这可以由发送器/接收器6的控制器7控制，所述控制器可以将控制信号发送到可变电容器以设置其初始状态。例如，在一些实施例中，开关S可以被设置为全部闭合(以产生最高电容值)或全部断开(以产生最低电容值)。
[0040] 在步骤302中，RFID读取器200可以开始以预定频率发送载波信号以用于询问RFID标签。发送器/接收器6可以在发送(TX)端子处生成信号，所述信号然后穿过滤波器3和可变天线匹配网络14到达天线2。发送器/接收器6的输出可以是方波。滤波器3可以去除谐波，使得天线仅发送RFID卡的预定频率。滤波器3可以是
低通滤波器。
[0041] 在步骤303中，RFID读取器可以等待一段时间以供RFID标签被初始化。例如，在一些实施例中，RFID读取器可以等待5毫秒或另一合适的时间段。发明人已经意识到，当RFID标签“断电”的同时，在RFID读取器场的加载效果可能与当RFID标签“通电”并已经完成其自身内部重置或初始化过程时的RFID标签的加载效果显著不同。因此，等待直到RFID标签被初始化之后再进行测量可以允许基于RFID标签处于初始化状态下的一致的调谐。
[0042] 在步骤304中，可以在发送器/接收器6的接收(RX)端子处测量电压电平。RX端子被提供来自电压反馈网络5的反馈信号。电压反馈网络5被配置为在RX端子处产生信号，所述信号表示可变匹配网络14的输入处的发送信号路径中的电压。由反馈网络5接收的电压可以比发送器/接收器6在RX端子处可以读取的电压大很多倍。电压反馈网络5将接收到的信号调节到RX端子，使得该信号具有适合于在接收器的RX端子处接收的电压电平。在一些实施例中，电压反馈网络5可以是
分压器，其将发送信号路径中的电压分压为较低的电压。分压器可以是AC分压器，其使用电容器来分压电压，如图2所示。RX端子处的反馈信号的电压电平可以以任何合适的方式进行测量。可以将电压电平测量为反馈信号的峰峰值电压、反馈信号的幅度、RMS值或用于该电压电平的任何其他合适的度量。然后，RFID读取器可以将其测量的反馈信号的电压电平进行存储(例如，存储在寄存器或
存储器中)。
[0043] 在步骤305中，
修改可变电容器的电容值。在一些实施例中，自动调谐过程可以在每个测量步骤304之后通过递增或递减电容来
迭代通过增加或减小的连续电容值。可以通过发送器/接收器6发送适当的控制信号将开关S1-S4设置成适当的配置以产生序列中的下一个电容值来执行电容值的修改。然后针对可变电容器的多个电容值重复步骤303-305。然而，应当理解，方法300不限于递增或递减电容值，因为在一些实施例中，可以以任何顺序来测试可变电容值。
[0044] 一旦通过执行步骤304已经测试了最后的电容值，则该方法然后可以继续分析测量结果。该分析可以由控制器7或任何其他合适的处理器或电路来执行。在步骤306中，分析在每个电容值处的反馈信号的电压电平以确定哪个是最高的，并且选择了产生最高反馈电压电平的电容值以用于读取RFID标签。这可以大致对应于其中执行自动调谐过程的特定操作环境的RFID读取器/标签系统的共振频率。
[0045] 在步骤307中，RFID读取器200可以等待一段时间以供RFID标签被初始化。例如，在一些实施例中，RFID读取器可以等待5毫秒或另一合适的时段。
[0046] 最后，在步骤308中，可以尝试读取RFID标签。
[0047] 图4示出了替代的自动调谐方法400，其可以减少完成自动调谐所需的时间。在图4的方法中，随着可变电容器的电容值逐渐增加或减小，测量反馈信号的电压电平。发明人已经认识到，反馈信号的电压电平可以在谐振处或附近具有单个峰值。因此，该方法可以在电容值扫过一系列值时对其进行测试，直到反馈的电压电平开始降低(这表明已经达到峰值)为止。因此，可以在步骤406中选择在减小之前测试的电容值，并将其用于读取RFID标签。
[0048] 可以使用其他优化。例如，在一些实施例中，可变电容器可以在步骤301中被初始化为最后已知的最佳调谐值。在步骤305中，可以通过在极限情况下测试值之前测试接近最后已知的最佳调谐值的电容值来修改电容值。例如，在测试了最后已知的最佳调谐值之后，可以将电容增加1C并进行测试，然后减小2C并进行测试，然后增加3C并进行测试。替代地，在测试了最后已知的最佳调谐值之后，可以将电容减小1C并进行测试，然后将其增大2C并进行测试，然后减小3C并进行测试，以首先相继地测试接近于最后已知的最佳调谐值的值。然而，这仅是示例，并且可以使用各种合适的顺序来测试电容值。在一些实施例中，如方法
400中那样，一旦找到最大值，测试就可以停止。
[0049] 在一些实施例中，在步骤301之前，可以执行初始调谐过程，而不等待卡初始化在测量之前被执行。初始调谐过程可以类似于方法300或400，而没有步骤303。初始调谐过程的结果可以用作上一段中所述技术的最后已知的最佳调谐值。
[0050] 自动调谐方法300和/或400可以在任何合适的时间开始。在一些实施例中，每次激活发送器/接收器6以寻找卡/标签时，都可以启动自动调谐方法300和/或400。在一些实施例中，可以在RFID读取器200的初始加电时启动自动调谐方法300和/或400。在一些实施例中，可以在RFID读取器场内跟踪卡/标签时重复自动调谐方法。
[0051] 附加方面
[0052] 在一些实施例中，可以使用一个或多个计算设备来执行本文描述的技术。实施例不限于用任何特定类型的计算设备操作。
[0053] 图5是可以由RFID读取器200用来控制自动调谐过程的说明性计算设备1000的框图。计算设备1000可以包括一个或多个处理器1001以及一个或多个有形的非暂时性计算机可读存储介质(例如，存储器1003)。存储器1003可以在有形的非暂时性计算机可记录介质中存储
计算机程序指令，所述计算机程序指令在被执行时实现任何上述功能。处理器1001可以耦合到存储器1003，并且可以执行这样的计算机程序指令以使得功能得以实现和执行。
[0054] 计算设备1000还可以包括网络输入/输出(I/O)接口1005，计算设备可以经由所述网络I/O接口1005与其他计算设备(例如，通过网络)通信，并且还可以包括一个或多个用户I/O接口1007，计算设备可以通过所述一个或多个用户I/O接口1007向用户提供输出并从用户接收输入。用户I/O接口可以包括诸如
键盘、
鼠标、麦克
风、显示设备(例如，监视器或
触摸屏)、扬声器、
照相机和/或各种其他类型的I/O设备之类的设备。
[0055] 可以以多种方式中的任何一种来实现上述实施例。例如，可以使用
硬件、
软件或其组合来实现实施例。当以软件实施时，
软件代码都可以在任何合适的处理器(例如，
微处理器)或处理器集合(无论其在单个计算设备中提供还是在多个计算设备之间分布)上执行。应当意识到，可以将执行上述功能的任何组件或组件的集合一般地视为控制上述功能的一个或多个控制器。可以以多种方式来实现一个或多个控制器，例如用专用硬件或使用
微码或软件进行编程以执行上述功能的通用硬件(例如，一个或多个处理器)。
[0056] 在这方面，应当意识到，本文描述的实施例的一种实施方式包括至少一种计算机可读存储介质(例如，RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储装置、磁带盒、磁带、磁盘存储装置或其他
磁性存储设备或其他有形非暂时性计算机可读存储介质)，其编码有计算机程序(即，多个可执行指令)，当在一个或多个处理器上被执行时，所述计算机程序执行一个或多个实施例的上述功能。该计算机可读介质可以是可移动的，使得可以将存储在其上的程序加载到任何计算设备上，以实现本文所讨论的技术的各方面。另外，应当意识到，对计算机程序的引用不限于在主机计算机上运行的应用程序，所述计算机程序在被执行时执行上述功能中的任何功能。而是，本文在一般意义上使用术语计算机程序和软件来指代可以用来对一个或多个处理器进行编程以实现本文讨论的技术的各个方面的任何类型的计算机代码(例如，
应用软件、
固件、微代码或任何其他形式的计算机指令)。
[0057] 本发明的各个方面可以单独使用、组合使用或以在前述实施例中未具体讨论的各种布置来使用，并且因此不限于前述
说明书中所阐述或在附图中示出的细节和组件的布置。例如，一个实施例中描述的方面可以以任何方式与其他实施例中描述的方面组合。
[0058] 同样，本发明可以体现为一种方法，已经提供了其示例。作为该方法的一部分执行的动作可以以任何合适的方式排序。因此，可以构造这样的实施例，其中以与所示顺序不同的顺序执行动作，这可以包括同时执行一些动作，即使其在说明性实施例中被示出为顺序动作。
[0059] 在
权利要求中使用诸如“第一”、“第二”、“第三”之类的序数术语来修饰权利要求元素本身并不意味着一个权利要求元素相对于另一个的任何优先级、优先或顺序或执行方法的动作时间上的顺序，而是仅用作用于区分具有某一名称的一个权利要求元素与具有相同名称的另一元素(除了序数词的使用)以区分权利要求元素的标签。
[0060] 同样，本文所使用的措词和术语是出于描述的目的，并且不应被视为限制。本文中“包括”、“包含”或“具有”、“含有”、“涉及”及其变型的使用意在涵盖其后列出的项目及其等同物以及附加项目。
